C ++：使用继承的类的内存布局

Question

我知道标准没有指定如何打包数据。我只是试图了解类的内存布局（尤其是dynamic_cast<void*>如何保证返回指向最派生类的开头的指针）。我想不出有关以下代码输出的任何解释：

struct A{ int a;};
struct B{ int b;};
struct C: public A, public B { int c;};
struct D:public C {int d;};


int main(){
  D* ob=new D;
  A* a = ob;
  B* b = ob;
  C* c = ob;
}

打印指针的值表明，a，c，d始终具有相同的值，仅添加b 4个字节作为偏移量。这是偶然的吗？或者背后有一个逻辑？

修改 从概念上讲，布局应该像图像一样，但不知何故，点A，C和D合并为一个。

Answer 1

首先，您的struct A是

| int a |

和B是

| int b |

struct C继承struct A和struct B，并且还有一个成员int c。所以它可以有这样的布局：

            struct B
struct A     /
   \        /
| int a | int b | int c |

继承struct D的

和struct C是

            struct B
struct A     /
   \        /
| int a | int b | int c | int d |
\-----------------------/
         struct C

现在想想D* ob = new D;。它会是这样的：

| int a | int b | int c | int d |
^
\
 ob

考虑A* a = ob - struct A位于struct D的偏移0处，所以它是

| int a | int b | int c | int d |
^
\
 a

等于struct c。

然而，当涉及struct B时，它位于偏移4（如果sizeof(int) == 4），那么它是 -

| int a | int b | int c | int d |
        ^
        /
       b

请注意，布局未在标准中定义，并且每个实现可能不同。我向您展示了一种可能的布局。 的

如需高级信息，建议您阅读C++ Multiple Inheritance Memory Layout with "Empty classes"。

Answer 2

你的推理是正确的。但是，标准中没有定义布局，因此您不能依赖它。话虽这么说，大多数编译器会选择你在图中描绘的布局。

Answer 3

  

打印指针的值表明，a，c，d始终具有相同的值，只有b被添加4个字节作为偏移量。

在D对象中，C子对象首先出现，所以它与完整的D对象具有相同的地址并不奇怪（你期望在C对象之前出现什么？为什么还有任何额外的对象？ D？开头的字节数？）

在C对象中，A子对象首先出现，因此它与C对象具有相同的地址并不奇怪，因此如果C是D的子对象，它也有与完整D对象相同的地址。

  

是偶然的吗？或者背后有一个逻辑？

这不是偶然的。它由您的编译器的ABI定义。许多编译器遵循Itanium C++ ABI，它记录了必须如何布置类。